1 BAB I
PENDAHULUAN
1. Latar Belakang
Baja merupakan salah satu material yang banyak digunakan dalam kehidupan manusia. Karena kebutuhan manusia dalam berbagai bidang, maka diperlukan sifat baja yang sesuai dengan kebutuhan. Untuk mendapatkan sifat-sifat tertentu, maka diperlukan unsure paduan. Dengan demikian, baja akan memiliki sifat yang diinginkan sesuai dengan kebutuhan.
Baja paduan adalah baja yang telah dipadukan atau dicampur dengan satu atau lebih unsur campuran seperti nikel, kromium, molibden, vanadium, mangan, dan wolfram yang berguna untuk memperoleh sifat-sifat baja yang dikehendaki (keras, kuat, dan hat),tetapi unsur karbon tidak dianggap sebagai salah satu unsur campuran
Baja yang telah dipadu ini akan akan memiliki sifat mekanik yang berbeda dari unsure baja karbon pada umumnya. Hal ini karena pengaruh paduan itu sendiri. Adapun setiap komposisi paduan akan menghasilkan sifat yang berbeda-beda.
2. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, dapat dirimuskan beberapa rumusan masalah sebagai berikut:
a. Apa yang dimaksud dengan baja paduan? b. Bagaimana proses pembuatan baja paduan? c. Bagaimana klasifikasi baja paduan?
d. Bagaimana sifar mekanik baja paduan? e. Bagaimana kodefikasi baja paduan?
2 BAB II
PEMBAHASAN
1. Definisi
Baja paduan dapat didefinisikan sebagai suatu baja yang dicampur dengan satu atau lebih unsur campuran seperti nikel, kromium, molibden, vanadium, mangan, dan wolfram yang berguna untuk memperoleh sifat-sifat baja yang dikehendaki (keras, kuat, dan hat),tetapi unsur karbon tidak dianggap sebagai salah satu unsur campuran. Suatu kombinasi antara dua atau lebih unsur campuran memberikan sifat khas dibandingkan dengan menggunakan satu unsure campuran, misalnya baja yang dicampur dengan unsur kromium dan nikel akan menghasilkan baja yang mempunyai sifat keras dan kenyal (sifat logarn ini membuat baja dapat dibentuk dengan cara dipalu, ditempa. digiling, dan ditarik tanpa mengalami patah atau retak-retak).
Jika baja dicampur dengan kromium dan molibden, akan menghasilkan baja yang mempunyai sifat keras yang baik dan sifat kenyal yang memuaskan serta tahan terhadap panas. Baja paduan digunakan karena keterbatasan baja karbon sewaktu dibutuhkan sifat-sifat yang spesial daripada baja, keterbatasan daripada baja karbon adalah reaksinya Terhadap pengerjaan panas dan kondisinya. Sifat-sifat spesial yang diperoleh dengan pencampuran termasuk Sifat-sifat kelistrikan,
3 magnetis, koefisien spesifik dari pemuaian panas dan tetap keras pada pemanasan yang berhubungan dengan pemotongan logam.
2. Proses Pembuatan
Proses dalam Dapur Tinggi
Prinsip dari proses dapur tinggi adalah prinsip reduksi. Pada proses ini zat karbon monoksida dapat menyerap zat asam dari ikatan-ikatan besi zat asam pada suhu tinggi. Pada pembakaran suhu tinggi + 18000 C dengan udara panas, maka dihasilkan suhu yang dapat menyelenggarakan reduksi tersebut. Agar tidak terjadi pembuntuan karena proses berlangsung maka diberi batu kapur sebagai bahan tambahan. Bahan tambahan bersifat asam apabila bijih besinya mempunyai sifat basa dan sebaliknya bahan tambahan diberikan yang bersifat basa apabila bijih besi bersifat asam.
Gas yang terbentuk dalam dapur tinggi selanjutnya dialirkan keluar melalui bagian atas dan ke dalam pemanas udara. Terak yang menetes ke bawah melindungi besi kasar dari oksida oleh udara panas yang dimasukkan, terak ini kemudian dipisahkan.
Proses reduksi di dalam dapur tinggi tersebut berlangsung sebagai berikut: Zat arang dari kokas terbakar menurut reaksi :
C+O2 CO2
sebagian dari CO2 bersama dengan zat arang membentuk zat yang berada ditempat
yang lebih atas yaitu gas CO. CO + C 2CO
4 Di bagian atas dapur tinggi pada suhu 300 sampai 800 C oksid besi yang lebih tinggi diubah menjadi oksid yang lebih rendah oleh reduksi tidak langsung dengan CO tersebut menurut prinsip :
Fe O + CO 2FeO+CO
Pada waktu proses berlangsung muatan turun ke bawah dan terjadi reduksi tidak langsung menurut prinsip :
FeO+COFeO+CO2
Reduksi ini disebut tidak langsung karena bukan zat arang murni yang mereduksi melainkan persenyawaan zat arang dengan oksigen. Sedangkan reduksi langsung terjadi pada bagian yang terpanas dari dapur, yaitu langsung di atas pipa pengembus. Reduksi ini berlangsung sebagai berikut.
FeO+C Fe+CO
CO yang terbentuk itulah yang naik ke atas untuk mengadakan reduksi tidak langsung tadi.
Setiap 4 sampai 6 jam dapur tinggi dicerat, pertama dikeluarkan teraknya dan baru kemudian besi. Besi yang keluar dari dapur tinggi disebut besi kasar atau besi mentah yang digunakan untuk membuat baja pada dapur pengolahan baja atau dituang menjadi balok-balok tuangan yang dikirimkan pada pabrik-pabrik pembuatan baja sebagai bahan baku. Besi cair dicerat dan dituang menjadi besi kasar dalam bentuk balok-balok besi kasar yang digunakan sebagai bahan ancuran untuk pembuatan besi tuang (di dalam dapur kubah) atau masih dalam keadaan cair dipindahkan pada bagian pembuatan baja (dapur Siemen Martin).
Terak yang keluar dari dapur tinggi dapat pula dimanfaatkan menjadi bahan pembuatan pasir terak atau wol terak sebagai bahan isolasi atau sebagai bahan campuran semen. Besi cair yang dihasilkan dari proses dapur tinggi sebelum dituang menjadi balok besin kasar sebagai bahan ancuran di pabrik penuangan, perlu dicampur dahulu di dalam bak pencampur agar kualitas dan susunannya seragam. Dalam bak pencampur dikumpulkan besi kasar cair dari bermacam-macam dapur tinggi yang ada untuk mendapatkan besi kasar cair yang sama dan merata. Untuk menghasilkan besi kasar yang sedikit mengandung belerang di dalam bak pencampur tersebut dipanaskan lagi menggunakan gas dapur tinggi.
5 Peleburan baja dapat dengan menggunakan bahan baku berupa besi kasar (pig iron) atau berupa besi spons (sponge iron). Disampin itu bahan baku lainnya yang biasanya digunakan adalah skrap baja dan bahan-bahan penambah seperti ingot ferosilikon, feromangan dan batu kapur. Proses peleburan dapat dilakukan pada tungku BOF (Basic Oxygen Furnace) atau pada tungku busur listrik (Electric Arc Furnace atau disingkat EAF). Tanpa memperhatikan tungku atau proses yang diterapkan, proses peleburan baja pada umumnya mempunyai tiga tujuan utama, yaitu :
a. mengurangi sebanyak mungkin bahan-bahan impuritas b. mengurangi sebanyak mungkin bahan-bahan impuritas.
c. mengatur kadar karbon agar sesuai dengan tingkat grade/spesifikasi baja yang diinginkan.
d. menambah elemen-elemen pemadu yang diinginkan. Proses Peleburan Baja Dengan BOF
Proses ini termasuk proses yang paling baru dalam industry pembuatan baja. Konstruksi BOF relatif sederhana, bagian luarnya dibuat dari pelat baja sedangkan dinding bagian dalamnya dibuat dari bata tahan api (firebrick). Kapasitas BOF ini biasanya bervariasi antara 35 ton sampai dengan 200 ton. Bahan-bahan utama yang digunakan dalam proses peleburan dengan BOF adalah : besi kasar cair (65-85%), skrap baja (15-35%), batu kapur dan gas oksigen (kemurnian 99,5%). Keunggulan proses BOF dibandingkan proses pembuatan baja lainnya adalah dari segi waktu peleburannya yang relatif singkat yaitu hanya berkisar sekitar 60 menit untuk setiap proses peleburan. Tingkat efisiensi yang demikian tinggi dari BOF ini disebabkan oleh pemakaian gas oksigen dengan kemurnian yang tinggi sebagai gas oksidator utama untuk memurnikan baja. Gas oksigen dialirkan ke dalam tungku melalui pipa pengalir (oxygen lance) dan bereaksi dengan cairan logam di dalam tungku. Gas oksigen akan mengikat karbon dari besi kasar berangsur-angsur turun sampai mencapai tingkat baja yang dibuat. Disamping itu, selama proses oksidasi berlangsung terjadi panas yang tinggi sehingga dapat menaikkan temperatur logam cair sampai diatas 1650 oC. Pada saat oksidasi berlangsung, ke dalam tungku ditambahkan batu kapur. Batu kapur tersebut kemudian mencair dan bercampur dengan bahanbahan impuritas (termasuk bahan-bahan yang teroksidasi) membentuk terak yang terapung diatas baja cair.
6 Bila proses oksidasi selesai maka aliran oksigen dihentikan dan pipa pengalir oksigen diangkat/dikeluarkan dari tungku. Tungku BOF kemudian
dimiringkan dan benda uji dari baja cair diambil untuk dilakukan analisa komposisi kimia.
Bila komposisi kimia telah tercapai maka dilakukan penuangan (tapping) Penuangan tersebut dilakukan ketika temperatur baja cair sekitar 1600 oC.
Penuangan dilakukan dengan memiringkan perlahan-lahan sehingga cairan baja akan tertuang masuk kedalam ladel. Di dalam ladel biasanya
dilakukan skimming untuk membersihkan terak dari permukaan baja cair dan proses perlakuan logam cair (metal treatment). Metal treatment tersebut terdiri dari proses pengurangan impuritas dan penambahan elemen-elemen pemadu atau lainnya dengan maksud untuk memperbaiki kualitas baja cair sebelum dituang ke dalam cetakan.
Proses Peleburan Baja Dengan EAF
Proses peleburan dalam EAF ini menggunakan energi listrik. Konstruksi tungku ini ditunjukkan dalam gambar 8. Panas dihasilkan dari busur listrik yang terjadi pada ujung bawah dari elektroda. Energi panas yang terjadi sangat tergantung pada jarak antara elektroda dengan muatan logam di dalam tungku. Bahan elektroda biasanya dibuat dari karbon atau grafit. Kapasitas tungku EAF ini dapat berkisar antara 2 -200 ton dengan waktu peleburannya berkisar antara 3 - 6 jam. Bahan baku yang dilebur biasanya berupa besi spons (sponge iron) yang dicampur dengan skrap baja. Penggunaan besi spons dimaksudkan untuk menghasilkan kualitas baja yang lebih baik. Tetapi dalam banyak hal (terutama untuk pertimbangan biaya) bahan baku yang dilebur seluruhnya berupa skrap baja, karena skrap baja
lebih murah dibandingkan dengan besi spons. Disamping bahan baku diatas, seperti halnya pada proses BOF, bahan-bahan lainnya yang ditambahkan pada EAF adalah batu kapur, ferosilikon, feromangan, dan lain-lain dengan maksud yang sama pula. Proses basa dan asam dapat diterapkan dalam EAF. Untuk pembuatan baja berupa produk cor maka biasanya digunakan proses asam, sedangkan untuk pembuatan baja spesial biasanya digunakan proses basa. Peleburan baja dengan EAF ini dapat menghasilkan kualitas baja yang lebih baik karena tidak terjadi kontaminasi oleh bahan bakar atau gas yang digunakan untuk proses pemanasannya.
7 3. Jenis-jenis
1. Berdasarkan persentase paduannya a. Baja paduan rendah
Bila jumlah unsur tambahan selain karbon lebih kecil dari 8% (menurut Degarmo. Sumber lain, misalnya Smith dan Hashemi menyebutkan 4%), misalnya : suatu baja terdiri atas 1,35%C; 0,35%Si; 0,5%Mn; 0,03%P; 0,03%S; 0,75%Cr; 4,5%W [Dalam hal ini 6,06%<8%]>
b. Baja paduan tinggi
Bila jumlah unsur tambahan selain karban lebih dari atau sama dengan 8% (atau 4% menurut Smith dan Hashemi), misalnya : baja HSS (High Speed Steel) atau SKH 53 (JIS) atau M3-1 (AISI) mempunyai kandungan unsur : 1,25%C; 4,5%Cr; 6,2%Mo; 6,7%W; 3,3%V.
Sumber lain menyebutkan:
a. Low alloy steel (baja paduan rendah), jika elemen paduannya = 2,5 % b. Medium alloy steel (baja paduan sedang), jika elemen paduannya 2,5 – 10% c. High alloy steel (baja paduan tinggi), jika elemen paduannya > 10 %
2. Berdasarkan jumlah komponennya: a. Baja tiga komponen
Terdiri satu unsur pemadu dalam penambahan Fe dan C. b. Baja empat komponen atau lebih
Terdiri dua unsur atau lebih pemadu dalam penambahan Fe dan C. Sebagai contoh baja paduan yang terdiri: 0,35% C, 1% Cr,3% Ni dan 1% Mo. 3. Berdasarkan strukturnya:
a. Baja pearlit (sorbit dan troostit)
Unsur-unsur paduan relatif kecil maximum 5% Baja ini mampu dimesin, sifat mekaniknya meningkat oleh heat treatment (hardening &tempering)
b. Baja martensit
Unsur pemadunya lebih dari 5 %, sangat keras dan sukar dimesin c. Baja austenit
Terdiri dari 10 – 30% unsur pemadu tertentu (Ni, Mn atau CO) Misalnya : Baja tahan karat (Stainless steel), nonmagnetic dan baja tahan panas (heat resistant steel).
8 Terdiri dari sejumlah besar unsur pemadu (Cr, W atau Si) tetapi karbonnya rendah. Tidak dapat dikeraskan.
e. Karbid atau ledeburit
Terdiri sejumlah karbon dan unsur-unsur pembentuk karbid (Cr, W, Mn, Ti, Zr). 4. Berdasarkan penggunaan dan sifat-sifatnya
a. Baja konstruksi (structural steel)
Dibedakan lagi menjadi tiga golongan tergantung persentase unsur pemadunya, yaitu baja paduan rendah (maksimum 2 %), baja paduan menengah (2-5 %), baja paduan tinggi (lebih dari 5 %). Sesudah di-heat treatment baja jenis ini sifat-sifat mekaniknya lebih baik dari pada baja karbon biasa.
b. Baja perkakas (tool steel)
Dipakai untuk alat-alat potong, komposisinya tergantung bahan dan tebal benda yang dipotong/disayat,kecepatan potong, suhu kerja. Baja paduan jenis ini dibedakan lagi menjadi dua golongan, yaitu baja perkakas paduan rendah (kekerasannya tak berubah hingga pada suhu 250 °C) dan baja perkakas paduan tinggi (kekerasannya tak berubah hingga pada suhu 600°C). Biasanya terdiri dari 0,8% C, 18% W, 4% Cr, dan 1% V, atau terdiri dari 0,9% C, 9 W, 4% Cr dan 2-2,5% V.
c. Baja dengan sifat fisik khusus
Dibedakan lagi menjadi tiga golongan, yaitu baja tahan karat (mengandung 0,1-0,45% C dan 12-14% Cr), baja tahan panas (yang mengandung 12-14% Cr tahan hingga suhu 750-800oC, sementara yang mengandung 15-17% Cr tahan hingga suhu 850-1000oC), dan baja tahan pakai pada suhu tinggi (ada yang terdiri dari 23-27% Cr, 18-21% Ni, 2-3% Si, ada yang terdiri dari 1315% Cr, 13-15% Ni, yang lainnya terdiri dari 2-2,7% W, 0,25-0,4% Mo, 0,40,5% C).
d. Baja paduan istimewa
Baja paduan istimewa lainnya terdiri 35-44% Ni dan 0,35% C,memiliki koefisien muai yang rendah yaitu :
• Invar : memiliki koefisien muai sama dengan nol pada suhu 0 – 100 °C, digunakan untuk alat ukur presisi.
•Platinite : memiliki koefisien muai seperti glass, sebagai pengganti platina. •Elinvar : memiliki modulus elastisitet tak berubah pada suhu 50°C sampai100°C. Digunakan untuk pegas arloji dan berbagai alat ukur fisika.
e. Baja Paduan dengan Sifat Khusus • Baja Tahan Karat (Stainless Steel)
9 Sifatnya antara lain:
– Memiliki daya tahan yang baik terhadap panas, karat dan goresan/gesekan – Tahan temperature rendah maupun tinggi
– Memiliki kekuatan besar dengan massa yang kecil
– Keras, liat, densitasnya besar dan permukaannya tahan aus – Tahan terhadap oksidasi
– Kuat dan dapat ditempa – Mudah dibersihkan
– Mengkilat dan tampak menarik
· High Strength Low Alloy Steel (HSLA)
Sifat dari HSLA adalah memiliki tensile strength yang tinggi, anti bocor, tahan terhadap abrasi, mudah dibentuk, tahan terhadap korosi, ulet, sifat mampu mesin yang baik dan sifat mampu las yang tinggi (weldability). Untuk mendapatkan sifat-sifat di atas maka baja ini diproses secara khusus dengan menambahkan unsur-unsur seperti: tembaga (Cu), nikel (Ni), Chromium (Cr), Molybdenum (Mo), Vanadium (Va) dan Columbium.
· Baja Perkakas (Tool Steel)
Sifat-sifat yang harus dimiliki oleh baja perkakas adalah tahan pakai, tajam atau mudah diasah, tahan panas, kuat dan ulet. Kelompok dari tool steel berdasarkan unsur paduan dan proses pengerjaan panas yang diberikan antara lain:
– Later hardening atau carbon tool steel (ditandai dengan tipe W oleh AISI), Shock resisting (Tipe S), memiliki sifat kuat dan ulet dan tahan terhadap beban kejut dan repeat loading. Banyak dipakai untuk pahat, palu dan pisau.
– Cool work tool steel, diperoleh dengan proses hardening dengan pendinginan yang berbeda-beda. Tipe O dijelaskan dengan mendinginkan pada minyak sedangkan tipe A dan D didinginkan di udara.
– Hot Work Steel (tipe H), mula-mula dipanaskan hingga (300 – 500) ºC dan didinginkan perlahan-lahan, karena baja ini banyak mengandung tungsten dan molybdenum sehingga sifatnya keras.
– High speed steel (tipe T dan M), merupakan hasil paduan baja dengan tungsten dan molybdenum tanpa dilunakkan. Dengan sifatnya yang tidak mudah tumpul dan tahan panas tetapi tidak tahan kejut.
10 – Campuran carbon-tungsten (tipe F), sifatnya adalah keras tapi tidak tahan aus dan tidak cocok untuk beban dinamis serta untuk pemakaian pada temperatur tinggi. 5. Klasifikasi lain antara lain :
a. Menurut penggunaannya:
• Baja konstruksi (structural steel), mengandung karbon kurang dari 0,7 % C. •Baja perkakas (tool steel), mengandung karbon lebih dari 0,7 % C.
b. Baja dengan sifat fisik dan kimia khusus: • Baja tahan garam (acid-resisting steel) • Baja tahan panas (heat resistant steel) • Baja tanpa sisik (non scaling steel) • Electric steel
• Magnetic steel • Non magnetic steel
• Baja tahan pakai (wear resisting steel) • Baja tahan karat/korosi
c. Dengan mengkombinasikan dua klasifikasi baja menurut kegunaan dan komposisi kimia maka diperoleh lima kelompok baja yaitu:
• Baja karbon konstruksi (carbon structural steel) •Baja karbon perkakas (carbon tool steel)
• Baja paduan konstruksi (Alloyed structural steel) • Baja paduan perkakas (Alloyed tool steel)
• Baja konstruksi paduan tinggi (Highly alloy structural steel) d. Selain itu baja juga diklasifisikan menurut kualitas: • Baja kualitas biasa
• Baja kualitas baik • Baja kualitas tinggi 4. Kodefikasi
Baja memilki standar dan pengkodean yang bermacam-maca dari Amerika hingga Jepang pun mengkodekan jenis baja. Jenis-jenis Kode tersebut adalah AISI(American Iron Steel Institute), SAE(Society for Automotive Engineering), UNS (Unified Numbering System), ASTM(American Standard for Testing and Material), JIS (Japanese Industrial Standard), DIN (Deutsches Institut fur Normung), ASME(American Society of Mechanical Engineers), CEN(Committee European de
11 Normalization), ISO(International Standardization Organization), dan Association francaise de normalization (AFNOR).
Standarisasi untuk pengkodean SAE memiliki cara penulisan sebagai berikut:
Untuk dua angka pertama dalam sebutan ini menandakan paduan utama (s) dari baja. Dua angka berikutnya dalam penunjukan menandakan jumlah karbon dalam baja. Masing-masing unsur logam lainnya memilki angka kode yang mengisi digit pertama, yaitu:
Baja Karbon:
• Digit pertama adalah "1" seperti dalam 10xx, 11xx, dan 12xx
• Digit kedua menjelaskan proses: "1" adalah resulfurized dan "2" adalah resulfurized dan rephosphorized.
Baja Mangan:
• Digit pertama adalah "1" seperti dalam 13xx dan, memang, baja karbon. Namun, karena mangan adalah normal produk baja karbon membuat AISI / SAE telah memutuskan untuk tidak mengklasifikasikan sebagai baja paduan.
• Digit kedua selalu "3" Baja Molybdenum:
• Digit pertama adalah "4" seperti dalam 40xx dan 44xx. • Angka kedua menunjuk persentase molibdenum dalam baja. Baja Kromium:
• Digit pertama adalah "5" seperti dalam 51xx dan 52xx • Angka kedua menunjuk persentase kromium dalam baja. Baja paduan lebih satu unsur:
• Baja ini mengandung tiga paduan
• Digit pertama dapat "4", "8", atau "9" tergantung pada paduan dominan • Angka kedua menunjuk persentase reaming dua paduan.
Data pengkodean baja paduan sebagai berikut:
Kode SAE Komposisi 13xx Mn 1.75%
40xx Mo 0.20% or 0.25% or 0.25% Mo & 0.042% S
41xx Cr 0.50% or 0.80% or 0.95%, Mo 0.12% or 0.20% or 0.25% or 0.30% 43xx Ni 1.82%, Cr 0.50% to 0.80%, Mo 0.25%
12 46xx Ni 0.85% or 1.82%, Mo 0.20% or 0.25% 47xx Ni 1.05%, Cr 0.45%, Mo 0.20% or 0.35% 48xx Ni 3.50%, Mo 0.25% 50xx Cr 0.27% or 0.40% or 0.50% or 0.65% 50xxx Cr 0.50%, C 1.00% min 50Bxx Cr 0.28% or 0.50% 51xx Cr 0.80% or 0.87% or 0.92% or 1.00% or 1.05% 51xxx Cr 1.02%, C 1.00% min 51Bxx Cr 0.80% 52xxx Cr 1.45%, C 1.00% min 61xx Cr 0.60% or 0.80% or 0.95%, V 0.10% or 0.15% min 86xx Ni 0.55%, Cr 0.50%, Mo 0.20% 87xx Ni 0.55%, Cr 0.50%, Mo 0.25% 88xx Ni 0.55%, Cr 0.50%, Mo 0.35% 92xx Si 1.40% or 2.00%, Mn 0.65% or 0.82% or 0.85%, Cr 0.00% or 0.65% 5. Sifat Mekanik
a) Sifat Mekanis Baja Paduan
Baja paduan merupakan campuran dari baja dan beberapa jenis logam
lainnya dengan tujuan untuk memperbaiki sifat baja karon yang relatif mudah berkarat dan getas bila kadar karbonnya tinggi. Selain itu, penambahan unsur paduan juga bertujuan untuk memperbaiki sifat mekanik diantaranya:
Kekuatan
Kekuatan merupakan kemampuan suatu bahan untuk menahan perubahan bentuk di bawah tekanan. Penambahan logam (Ni, Cr, Molibdenum) dengan komposisi sesuai akan menambah kekuatan baja, sebab Ni dan Cr yang ditambahkan akan masuk ke susunan atom dan menggantikan berapa atom C. Penambahan tersebut dapat meningkatkan kekuatan sampai lima kali lipat. · Elasisitas
Elastisitas adalah kemampuan suatu bahan unuk kembali ke bentuk semula setelah pembebanan ditiadakan atau dilepas. Modulus elastisitas merupakan indikator dari sifat elastis. Adanya penambahan logam pada baja akan meningkatkan kemampuan elastisitasnya dengan nilai modulus elastisitas yang lebih besar dari sebelumnya. Berikut beberapa logam dan nilai modulus elastisitasnya jika ditambahkan pada baja:
13 · Batas mulur (Plastisitas)
Plastisitas adalah kemampuan suatu bahan untukberubah bentuk secara permanen setelah diberi beban. Logam yang ditambahkan berupa nikel, vanadium, titanium, tungsten, chrome dsb akan meningkatkan nilai batas mulur. Hal tersebut disebabkan dengan penambahan logam yang memiliki batas mulur tinggi akan menghasilkan baja paduan yang batas mulurnya tinggi pula.
· Kekuatan Tarik
Kekuatan tarik adalah kemampuan suatu material untuk menahan tarikan dua gaya yang saling berlawanan arah dan segaris. Logam Ni dan Cr merupakan bahan yang biasa ditambahankan untuk meningkatkan kemampuan menahan tariakan, selain sebagai penambah kekutan tekan.
· Keuletan
Keuletan adalah kemampuan suatu material untuk diregang atau ditekuk secara permanent tanpa mengakibatkan pecah atau patah. Baja dengan kandungan karbon rendah memiliki keuletan yang tinggi, sehingga dengan paduan logam
lain kadar karbonnya akan turun. Selain itu, kandungan fosfor pada baja paduan yang rendah akan meningkatkan keuletannya.
· Tahan aus
Tahan aus merupakan. Paduan logam yang digunakan untuk meningkatkan kemampuan tahan aus diantaranya nikel, chrom, dan vanadium.
Efek utama elemen paduan utama untuk baja
6. Pengaruh Unsur Paduan
1. Unsur Campuran Dasar (Karbon)
Unsur karbon adalah unsur campuran yang amat penting dalam
pembentukan baja, Jumlah persentase dan bentuknya membawa pengaruh yang amat besar terhadap sifatnya. Tujuan utama penambahan unsure campuran lain ke dalam baja adalah untuk mengubah pengaruh dari unsure karbon. Apabila dibandingkan dengan kandungan karbonnya maka dibutuhkan sejumlah besr unsur campuran lain untuk menghasilkan sifat yang dikehendaki pada baja. Unsur karbon dapat
bercampur dalam besi dan baja setelah diinginkan secara perlahan – lahan pada terperatur kamar dalam bentuk sebagai berikut :
14 a. Larut dalam besiuntuk membentuk larutan padat ferit yang mengandung karbon
di atas 0,006 % pada temperatur kamar. Unsur karbon akan naik lagi sampai 0,03 % ada temperatur sekitas 7250 C. ferit bersifat lunak, tidak kuat, dan kenyal.
b. Sebagai campuran kimia dalam besi, campuran ini disebut sementit (Fe3C) yang mengandung 6,67 % karbon. Sementit bersifat keras dan rapuh. Sementit dapat larut dalam besi berupa sementit yang bebas atau tersusun dari lapisan – lapisan dengan ferit yang menghasilkan struktur “Perlit”, dinamakan perlit karekna ketika di “etsa” atau dites dengan jalan goresan dan dilihat dengan mata secara bebas, perlit kelihatanya seperti karang mutiara. Perlit adalah gabungan sifat yang baik dari ferit dan sementit.
Apabila baja dipanaskan kemudian didinginkan secara cepat maka keseimbangannya akan rusak dan unsur karbon akan larut dalam bentuk yang lain. Itulah sifat yang dihasilkan dengan beramacam – macam pemanasan dan periode pendinginan baja. Sifat dan mekrostruktur itu yang ada dalam baja sebelum pengerjaan panas (head treatment) dilakukan.
2. Unsur – unsur Campuran Lainnya
Di sampang itu unsur karbon sebagai campuran dasar dalam besi, juga terdapat unsure-unsur campuran lainnya yang jumlah persentasenya dikontrol. Unsur – unsur itu yaitu fosfor (P), sulfur (S), silikon (Si), dan mangan (Mn). Pengaruh unsur tersebut pada baja adalah sebagai berikut :
a. Unsur Fosfor
Unsur fosfor membentuk larutan besi fosfida. Baja yang mempunyai titik cair rendah juga tetap menghasilkan sifat yang keras dan rapuh. Fosfor dianggap sebagai unsur yang tidak murni dan jumlah kehadirannya di dalam baja dikontrol dengan cepat sehingga persentase maksimum unsur fosfor di dalam baja sekitar 0,05 %. Kualitas bijih besi tergantung dari kandungan fosfornya.
b. Unsur Sulfur
Unsur sulfur membahayakan larutan besi sulfida (besi belerang) yang mempunyai titik cair rendah dan rapuh. Besi sulfida terkumpul pada batas butir – butirnya yang membuat baja hanya didinginkan secara singkat (tidak sesuai untuk pengerjaan dingin) karena kerapuhannya. Hal itu juga membuat baja dipanaskan secara singkat (tidak sesuai untuk pengerjaan panas) karena menjadi cair pada temperatur
15 pengerjaan panas dan juga menyebabkan baja menjadi retak – retak. Kandungan sulfur harus dijaga serendah mungkin di bawah 0,05 %.
c. Unsur Silikon
Silikon membuat baja tidak stabil, tetapi ini tetap mengahasilkan lapisan grafit (pemecahan sementit yang menghasilkan grafit) dan menyebabkan baja tidak kuat. Baja mengandung silikon sekitar) 0,1- 0,3%
d. Unsur Mangan
Unsur mangan yang bercampur dengan sulfur akan membentuk mangan sulfida dan diikuti dengan pembentukan besi sulfida. Mangan sulfida tidak membahayakan baja dan mengimbangi sifat jelek dari sulfur. Kandungan mangan di dalam baja harus dikontrol untuk menjaga ketidakseimbangan sifatnya dari sekumpulan baja yang lain. Baja karbon mengandung mangan lebih dari 1 %.
7. Studi Kasus
Korosi merupakan proses elektrokimia yang terjadi pada logam dan tidak dapat dihindari karena merupakan suatu proses alamiah. Berbagai faktor yang dapat menyebabkan terjadinya korosi, yaitu: sifat logam, yang meliputi perbedaan potensial, ketidakmurnian, unsur paduan, perlakuan panas yang dialami, dan tegangan, serta faktor lingkungan yang meliputi udara, temperatur, mikroorganisme. Baja paduan akan memiliki ketahanan terhadap korosi jika dicampur dengan Tembaga yang berkisar 0,5-1,5% tembaga pada 99,95-99,85 % Fe, dengan Chromium, atau dicampur dengan Nikel.
